第五章 触发器

1、触发器是时序逻辑电路中的基本单元电路触发器是时序逻辑电路中的基本单元电路,触触 发发 器器外加信号变化之前触发器的状态称为现态外加信号变化之前触发器的状态称为现态,用用Qn表示表示外加信号变化之后触发器的状态称为次态外加信号变化之后触发器的状态称为次态,用用Qn+1表示表示基本性质：基本性质： (1) 具有两个稳定的状态，具有两个稳定的状态， 0状态和状态和1状态状态 (2) 由一个稳态到另一稳态，必须有外界信号的触发。由一个稳态到另一稳态，必须有外界信号的触发。否则它将稳定在某个状态，即长期保持所记忆的信息；否则它将稳定在某个状态，即长期保持所记忆的信息； (3) 具有两个输出端：原码输出具

2、有两个输出端：原码输出Q和反码输出和反码输出Q。一般。一般用用Q的状态表明触发器的状态。如外界信号使的状态表明触发器的状态。如外界信号使Q=Q， 则破则破坏了触发器的状态，这种情况在实际运用中是不允许出现的。坏了触发器的状态，这种情况在实际运用中是不允许出现的。 触发器的电路结构和动作特点触发器的电路结构和动作特点触发器分类：触发器分类：基本触发器基本触发器钟控触发器钟控触发器电位触发器电位触发器边沿触发器边沿触发器RS触发器触发器D触发器触发器JK触发器触发器T触发器触发器按结构按结构按逻辑功能按逻辑功能1.基本基本RS触发器触发器 基本基本RS触发器是各种触发器中结构最简单的一种触发器是各

3、种触发器中结构最简单的一种,可可用两个与非门或两个或非门通过交叉耦合构成。用两个与非门或两个或非门通过交叉耦合构成。（1）当）当S=0、R=0 时时: 保持保持（2）当）当S=0,R=1时时: 置置0（3）当）当S=1,R=0时时: 置置1（4）当）当S=1,R=1时时: 不确定不确定基本基本RS触发器的特性表触发器的特性表001RSQn000101101110110nnQSRQRS状态方程状态方程基本基本RS触发器的特性表触发器的特性表10nnQSRQRS状态方程状态方程基本基本RS触发器的激励表触发器的激励表QnRS基本基本RS触发器状态转移表触发器状态转移表基本基本RS触发器的时序图触发

4、器的时序图RSQQ不确定不确定逻辑关系的表示形式：逻辑关系的表示形式：组合逻辑：真值表、逻辑函数、波形、卡诺图、波组合逻辑：真值表、逻辑函数、波形、卡诺图、波 形、形、 逻辑电路逻辑电路时序逻辑：真值表、状态方程、驱动方程、激励表、状时序逻辑：真值表、状态方程、驱动方程、激励表、状 态图、状态转移表、波形、逻辑电路态图、状态转移表、波形、逻辑电路11G1G2QQ(a)QQSR(b)RSSR10nnQSRQRSRSQQ不确定不确定由或非门构成的基本由或非门构成的基本RS触发器的时序图触发器的时序图同步触发器的动作特点同步触发器的动作特点: : 同步触发器又称电平控制触发器或门控触发器。其同步触发

5、器又称电平控制触发器或门控触发器。其特点是特点是: :当时钟控制信号为某一种电平值时（在上述同步电当时钟控制信号为某一种电平值时（在上述同步电路中路中,CP=1,CP=1时）时）, ,输入信号能影响触发器的输出状态输入信号能影响触发器的输出状态, ,此时称此时称为时钟控制信号有效；而当时钟控制信号为另外一种电平为时钟控制信号有效；而当时钟控制信号为另外一种电平值时（在上述同步电路中值时（在上述同步电路中,CP=0,CP=0时）时）, ,输入信号不会影响触输入信号不会影响触发器的输出发器的输出, ,其状态保持不变其状态保持不变, ,此时称时钟信号无效。此时称时钟信号无效。 2.同步同步RS触发器

6、触发器 同步同步RS触发器是在基本触发器是在基本RS触发器的基础上增加一个触发器的基础上增加一个时钟控制端构成的时钟控制端构成的,其目的是提高触发器的其目的是提高触发器的抗干扰抗干扰能力能力,同同时使多个触发器能够在一个控制信号的作用下同步工作。时使多个触发器能够在一个控制信号的作用下同步工作。 & &G1G2QQ(a)QQ1S1R(b)SRCP & &G3G4SCPRC1（1）当）当CP=0时时,R=S=1,保持保持（2）当）当CP=1 时，触发器工作，时，触发器工作，其逻辑功能如下：其逻辑功能如下： R=0, S=, Qn+1=1，置，置“1”； R=1,

7、S=0, Q n+1=0，置，置“0”； R=S=0, Qn+1=Qn，保持；，保持； R=S=1, 不允许。不允许。 RS11,100nnnnQSRQCPRSQQCP状态方程：状态方程：同步RS触发器的特性表 RSQQCP无法确定无法确定虽然增加了控制信号，依然存在限制条件，使用不便。虽然增加了控制信号，依然存在限制条件，使用不便。3、D触发器触发器基本基本RS触发器在触发器在R和和S之间连接一个非门之间连接一个非门,使使R和和S互反。互反。则自动满足：则自动满足：RS0 & &QQ(a)QQ1DC1(b)DCP & &DCP1功能描述功能描述当当CP=0 时

8、，触发器不工作，处于维持状态。时，触发器不工作，处于维持状态。当当CP=1 时：时：D=0, S输出为输出为 1，R输出为输出为 0，则，则Qn+1=0;D=1，S输出为输出为 0，R输出为输出为 1，则，则Q n+1=1。RSD触发器真值表触发器真值表 状态方程：状态方程： Qn+1=DD触发器状态表、状态图、波形图触发器状态表、状态图、波形图CPDQQCMOS传输门构成的电平触发传输门构成的电平触发D触发器触发器4、T触发器触发器T触发器真值表1nnnnQTQTQTQ特征方程为特征方程为:保持保持翻转翻转00111001Q nTQ n+110(b)0101(a)T触发器状态表和状态图触发器

9、状态表和状态图5、JK触发器触发器1nnnQJQKQ基本触发器的空翻和振荡现象基本触发器的空翻和振荡现象1.空翻现象空翻现象为了保证触发器可靠地工作，防止出现空翻现象，必须限为了保证触发器可靠地工作，防止出现空翻现象，必须限制输入控制端信号在制输入控制端信号在CP期间不发生变化。期间不发生变化。A&QQB&C&D&CPRCDSCPStRQQ2. 振荡现象振荡现象T触发器触发器JK触发器触发器nQ不确定不确定主从触发器主从触发器主从触发器由两个时钟信号相反的同步触发器相连而成。主从触发器由两个时钟信号相反的同步触发器相连而成。 & &G1G2QQ(

10、a)QQ1S1R(b)SRCP & &G3G4SCPRC1 & &G5G6 & &G7G8Q11Q1G9从触发器主触发器工作原理分析工作原理分析:CP=1,输入信号输入信号R和和S能影响输出能影响输出Q1和和Q1;从触发器的时钟从触发器的时钟CP=0,其输其输出出Q和和Q 不会发生变化。不会发生变化。 CP=0,主同步主同步RS触发器的时钟控制触发器的时钟控制信号无效信号无效, R和和S不会影响输出不会影响输出Q1和和Q1;从同步从同步RS触发器的输入信号不触发器的输入信号不变变,其输出其输出Q和和Q一旦稳定后就不会一旦稳定后就不会再发生变化。再

11、发生变化。当当CP由由01时，非门时，非门G9的输出在的输出在Q1和和Q1 可能出现变化之前变为可能出现变化之前变为0,从而封锁了与非门从而封锁了与非门G3和和G4,使输出使输出Q和和Q，保持不变。保持不变。当当CP：10，在此时刻之前，在此时刻之前,Q1和和Q1 如果发生了变化如果发生了变化,意味着从触发意味着从触发器的输入信号发生了变化。在从触器的输入信号发生了变化。在从触发器的时钟控制信号变为有效时发器的时钟控制信号变为有效时,触触发器的输出将产生相应的变化。发器的输出将产生相应的变化。如果在主触发器的时钟控制信号有如果在主触发器的时钟控制信号有效期间（效期间（CP=1）,Q1和和Q1端

12、变化端变化多次多次,则只有最后一次变化的结果会则只有最后一次变化的结果会反映到反映到Q和和Q端。端。主从RS触发器的特性表 nCPRSQ01000001010011100101110111n 1Q0101110010nnQSRQRSCPRQSQ图412 带异步输入端的主从RS触发器 （a）电路图;（b）逻辑符号 & &G1G2QQ(a)QQ1S1R(b)SRCP & &G3G4SCPRC1 & &G5G6 & &G7G8Q11Q1G9主触发器DRDSSDRDDRDS & &G1G2QQ(a)QQ1J1K(b)JKC

13、P & &G3G4JCPKC1 & &G5G6 & &G7G8Q11Q1G9主从主从JK触发器触发器在CP的下降沿到来时, J=0、K=0, 保持原来的状态; J=0、K=1, 触发器置0;J=1、K=0, 触发器置1; J=1、K=1, 翻转。JK触发器触发器nQ1nnnQJQKQCPJKQQQQ1QCPJKQQQ11Q & &G1G2QQ(a)QQ1TC1(b)TCP & &G3G4TCP & &G5G6 & &G7G8Q11Q1G9主从主从T触发器触发器1nnnQTQTQCPT

14、QQ主从触发器的动作特点主从触发器的动作特点: :主从触发器的状态变化分两步进行主从触发器的状态变化分两步进行: :第一步第一步, ,在主触发器的时钟控制信号有效期间在主触发器的时钟控制信号有效期间, ,输入信号影输入信号影响主触发器的状态响主触发器的状态, ,此时从触发器的状态不会发生变化此时从触发器的状态不会发生变化; ;第二步第二步, ,在主触发器的时钟控制信号由有效变为无效而从在主触发器的时钟控制信号由有效变为无效而从触发器的时钟控制信号由无效变为有效时触发器的时钟控制信号由无效变为有效时, ,从触发器的状从触发器的状态根据主触发器的状态而变化。态根据主触发器的状态而变化。在主触发器的

15、时钟控制信号有效期间在主触发器的时钟控制信号有效期间, ,如果输入信号发生如果输入信号发生过变化过变化, ,则在时钟控制信号的有效边沿到来时，从触发器则在时钟控制信号的有效边沿到来时，从触发器的状态不一定按照此时刻的输入信号来确定。的状态不一定按照此时刻的输入信号来确定。4.边沿触发器边沿触发器利用传输延迟的边沿利用传输延迟的边沿JK触发器逻辑图和逻辑符号触发器逻辑图和逻辑符号CP=0,与或非门与或非门3及及4被部分封锁，又由被部分封锁，又由于于h和和g端为端为1，故触发器状态保持。，故触发器状态保持。CP=0,触发器状态保持。触发器状态保持。CP:1011:10nnnnnnnnnCPhJQg

16、KQCPQSRQJQKQ QJQKQQQ1SC1SCP1RRQQ1DC1DCPQQ1JC1JCP1KKQQ1TC1TCP上升沿触发的边沿触发器QQ1SC1SCP1RRQQ1DC1DCPQQ1JC1JCP1KKQQ1TC1TCP下降沿触发的边沿触发器常用边沿触发器的逻辑符号常用边沿触发器的逻辑符号边沿触发器的动作特点边沿触发器的动作特点:触发器输出的次态仅仅取决于现态和动作边沿（触发器输出的次态仅仅取决于现态和动作边沿（CP的上的上升沿或下降沿）时的输入信号升沿或下降沿）时的输入信号,在这之前的输入信号变化在这之前的输入信号变化对触发器输出的次态无影响，从而提高了可靠性对触发器输出的次态无影响，

17、从而提高了可靠性,增强了增强了抗干扰能力抗干扰能力下降沿动作的主从下降沿动作的主从JK触发器和边触发器和边沿沿JK触发器对比时序图触发器对比时序图4.2.2 触发器的逻辑功能和分类触发器的逻辑功能和分类1.RS触发器触发器基本基本RS触发器的特性表触发器的特性表10nnQSRQRS状态方程状态方程基本基本RS触发器的激励表触发器的激励表2. D触发器触发器D触发器真值表触发器真值表 状态方程：状态方程： Qn+1=DT触发器真值表触发器真值表1nnnnQTQTQTQ保持保持翻转翻转00111001Q nTQ n+110(b)0101(a)T触发器状态表和状态图触发器状态表和状态图3.T触发器触

18、发器1nnnQJQKQ4.JK触发器触发器4.2.3 不同逻辑功能触发器间的转换不同逻辑功能触发器间的转换附加转换电路已有触发器QQ期待触发器公式法的转换步骤公式法的转换步骤:(1)写出已有触发器和期待有的触发器的特性方程写出已有触发器和期待有的触发器的特性方程;(2)将期待触发器的特性方程变换成已有触发器特性方程形式将期待触发器的特性方程变换成已有触发器特性方程形式;(3)比较两个触发器的特性方程比较两个触发器的特性方程,求出转换电路的逻辑表达式求出转换电路的逻辑表达式;(4)画出逻辑电路图。画出逻辑电路图。图表法的转换步骤图表法的转换步骤:(1)根据期待触发器的特性表和已有触发器的驱动表列出转换根据期待触发器的特性表和已有触发器的驱动表列出转换电路的真值表电路的真值表;(2)根据真值表求出转换电路的逻辑表达式根据真值表求出转换电路的逻辑表达式;(3)画出逻辑电路图。画出逻辑电路图。1.JK触发器转换为触发器转换为RS、D、T触发器触发器